Webエンジニアがラズパイでセンサーデータ取得してBlinkでグラフ化するまで

この記事は Akerun Advent Calendar 2020 - Qiita の19日目の記事です。

Webエンジニアのt-ikeと申します。

入社2年目、Akerun Connectの開発などをメインで行っていました。

そのあたりの話をしようかなと思ったのですが、せっかくIoTの会社にいるのだから、それっぽいことに挑戦してみよう！ということで、比較的簡単にできそうなことを考えてみました。

はじまり

唐突ですが、最近鼻詰まりがひどいんです。

まぁ息するのができないというほどではないんですが、唯一の趣味である飲酒において、香りを楽しみきれないというのは許せんということで、悶々とする日々をすごしていました。

原因はまぁちゃんと掃除してないとかだと思うんですが(←)、判断基準になるものがあったらいいなぁと思い、調べてみることに

調査

市販のものでも、空気質を計るようなスマートホームデバイスもあったのですが、

リアルタイムな値しかみれず、過去の情報が参照できなさそう
空気質の変化の検知を柔軟にできなさそう
せっかくだしもうちょいIoTっぽいことしようよ

などの理由で、ラズパイ＆センサーでいけないか調査。

そもそも安価で、ハウスダストを計測できるものなんてあるんか、と調べると普通にありました。

www.seeedstudio.com

どうやらラズパイで使えるらしいということで、購入決定（恥ずかしながら人生初ラズパイ

しかしながら、この値段でメモリ8GB、4Kも対応とかすごい時代になりましたね...

データの可視化

要件として、過去のデータも参照できて、それをグラフ化したいみたいなのがあって、知ってる範囲でやるならcloudwatchとかに雑になげこめばいいかなぁと思ったんですが、取得したデータをスマホで簡単に見れたらいいなぁと思い、調べてみるとよさそうなものがありました。

blynk.io

簡単にまとめると

インターネット経由でIoTデバイスを操作できるスマホアプリ
Virtual Pinという機能を使うことでGPIOの入力操作や出力データ取得が可能
5つまでデバイス登録無料
Virtual Pinで取得したデータはクラウド上で保持
グラフ表示も可能

ということで、ちょっと触ってみたいユーザには最適なものがあり感激

センサーデータを送る

ラズパイ動かすとか、センサー取り付けるとか、初心者な障害は多々あったけど、そこらへんは省いて、blynkにセンサーデータを遅れるようにしてみる上記のダストセンサーのリンクでも紹介されていますが、濃度取得のソースコードをもとに実装してみる。

自分はインタプリタ言語しかまともに触れない悲しいエンジニアなので、pythonでかきました

（抜粋してるのでこのままではうごきません）

import os
import RPi.GPIO as GPIO
import time
import blynklib
from blynktimer import Timer
from dotenv import load_dotenv
import threading

load_dotenv()
BLYNK_AUTH_TOKEN = os.environ['BLYNK_AUTH_TOKEN']
# ダストセンサーの出力PIN
PIN = int(os.environ['PIN'])
VPIN_RATIO = 0
VPIN_CONCENT = 1
VPIN_UGM3 = 2

blynk = blynklib.Blynk(BLYNK_AUTH_TOKEN)
timer = Timer()

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(PIN, GPIO.IN)
GPIO.setwarnings(False)


@timer.register(vpin_num=0, interval=INTERVAL, run_once=False)
def get_sensor_data(vpin_num):
    th = threading.Thread(target=measure, args=(PIN,))
    th.start()


def measure(PIN):
    t0 = time.time()
    t = 0
    while True:
        # パルス幅計測
        duration = pulseIn(PIN, 0)
        # 計測時間を超えたら濃度などを計算して送信
        if ((time.time() - t0) > MEASURING_TIME):
            ratio = t/MEASURING_TIME * 100
            concentration = 1.1 * pow(ratio,3) - 3.8 * pow(ratio,2) + 520 * ratio + 0.62
            blynk.virtual_write(VPIN_RATIO, ratio)
            blynk.virtual_write(VPIN_CONCENT, concentration)
            blynk.virtual_write(VPIN_UGM3, calc_ugm(concentration))
            break


if __name__ == "__main__":
    while True:
        blynk.run()
        timer.run()

blynk.virtual_writeをつかえば、指定した番号のvpinにデータが保存されていくみたいです。

Blynkを使う

ここまでくればあとはアプリでぽちぽちすれば終わり

説明がめんd...長くなるので、結果だけのせると、こんな感じでグラフ表示が簡単にできました。

f:id:photosynth-inc:20201217213452j:plain

でも本当にUIよいので、困るところそんなに無いと思います。

考察

センサーは別途の横においてるんですが、だいたい朝起きたときから1時間くらいかけて高くなっているようにみえる

以上

結果あんまりわからずｗ空気清浄機かけてみるのとみないので変わるかとか試してみたけど、あまり変化せず。

とりあえず布団干したり、シーツ洗ったりする頻度を上げるようにしようと思いました。

感想

身の回りに関するデータを時系列で可視化するっていうのはあまりやったことがなかったので、やってみると結構楽しくできてよかったです。

他にも温度とか湿度とかとって、ログとして残しておくと、特に意味はないけどニヤニヤできそうな気もするのでやってみたいですね。

あとは市販のものでもできるけど、センサーデータトリガーで家電操作したりとかもいいですね

何よりこういったことに興味もって動くことができたのはこの会社に入っていろんなエンジニアの方々と触れ合えたおかげだなぁとしみじみ思います。

ということで

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Blynkを使う

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